Laboratorium Zaawansowanej Metrologii Wielkości Geometrycznych na Wydziale Mechanicznym Politechniki Białostockiej stanowi kluczowe zaplecze dydaktyczne dla studentów kształcących się na wszystkich kierunkach studiów realizowanych na Wydziale Mechanicznym, wzmacnia jakość prowadzenia działań naukowych przez pracowników Uczelni, a w szczególności Katedry Inżynierii Materiałowej i Produkcji i otwiera nowe możliwości i pola współpracy z lokalnym przemysłem, umożliwiając wsparcie przedsiębiorstw w zakresie pomiarów, analizy geometrii i kontroli jakości wyrobów.
– Otwierane dzisiaj Laboratorium przede wszystkim pokazuje w jaki sposób mierzymy się z wyzwaniami współczesności i w jaki sposób chcemy spoglądać w przyszłość, przewidywać co będzie i odpowiadać na wyzwania z wizją, pasją, energią. To laboratorium jest przeznaczone dla studentów, pracowników naukowych, ale też i po to, żebyśmy współpracowali z otoczeniem społeczno-gospodarczym, do czego serdecznie zapraszam – mówi dr hab. inż. Marta Kosior-Kazberuk, prof. PB, Rektor Politechniki Białostockiej.
Laboratorium będzie stanowić kluczowe zaplecze dydaktyczne dla studentów kształcących się na wszystkich kierunkach studiów realizowanych na Wydziale Mechanicznym, na zajęciach z Podstaw Miernictwa, Metrologii czy Metrologii i Systemów Pomiarowych. Studenci będą mogli samodzielnie realizować zadania pomiarowe, dobierać odpowiednie metody i przyrządy oraz analizować i interpretować uzyskane rezultaty i wyniki. Laboratorium będzie również wykorzystywane w realizacji prac dyplomowych i rozpraw doktorskich. Wyposażenie laboratorium stworzy warunki do prowadzenia działań naukowych przez pracowników Uczelni, a w szczególności Katedry Inżynierii Materiałowej i Produkcji, do wykorzystania w kontroli i weryfikacji geometrycznej detali z realizowanych procesów wytwórczych.
– Mamy tu wyjątkowy zestaw urządzeń pomiarowych służących do charakteryzowania cech geometrycznych obiektów – podkreśla prof. dr hab. inż. Krzysztof Kurzydłowski, Dyrektor Instytutu Inżynierii Mechanicznej na Wydziale Mechanicznym Politechniki Białostockiej. – Od najprostszych tak jak suwmiarka, kończąc na najbardziej skomplikowanych cyfrowych skanerach i projektorach pozwalających w sposób wyjątkowo precyzyjny obrazować różnego rodzaju detale, często skomplikowanych geometrii.
Nowoczesna aparatura, a w szczególności zaawansowane systemy cyfrowe, otwierają nowe możliwości i pola współpracy z lokalnym przemysłem, umożliwiając wsparcie przedsiębiorstw w zakresie pomiarów, analizy geometrii i kontroli jakości wyrobów.
Otwarcie Laboratorium Zaawansowanej Metrologii Wielkości Geometrycznych zainteresowało całą drugą klasę o profilu matematyczno-fizycznym z I Liceum Ogólnokształcącego w Białymstoku.
– Z taką aparaturą nie mamy do czynienia na co dzień – mówi Oliwia Łapińska, uczennica z I LO. – Zwiedziliśmy Wydział Mechaniczny, wszystko jest takie nowoczesne, to zaskoczyło mnie i moich kolegów.
Oliwia już wie, że wybierze studia inżynierskie. Na podjęcie decyzji czy to będzie architektura, budownictwo czy właśnie Wydział Mechaniczny Politechniki Białostockiej ma jeszcze dwa lata.
– Takie wyjścia na uczelnię mogą nam bardzo pomóc w wyborze kierunku studiów – przyznaje Igor Chomaniuk, kolega Oliwii z tej samej klasy. – Widzimy jak laboratorium wygląda z bliska, bo wiadomo, że przez internet nie potrafimy zobaczyć jak to jest naprawdę. Cieszę się, że mogłem zobaczyć te wszystkie maszyny i urządzenia. Uważam, że to może pomóc w podjęciu decyzji.
Studenckie stanowiska pomiarowe wyposażone są w wysokiej jakości zestawy podstawowych przyrządów pomiarowych, takich jak suwmiarki i mikrometry. Renowacji i modernizacji poddano mikroskopy warsztatowe oraz długościomierze. Do dyspozycji studentów oraz pracowników uczelni przygotowano cyfrowe stanowiska do stykowych pomiarów wielkości geometrycznych oraz chropowatości. Dotychczasową bazę cyfrowych mikroskopów pomiarowych uzupełniają nowoczesne, wspierane rozwiązaniami sztucznej inteligencji, projektor cyfrowy oraz metrologiczny system skanowania 3D. Tak szeroki zestaw aparatury umożliwia określanie wymiarów i geometrii elementów maszyn, weryfikację ich zgodności z dokumentacją techniczną oraz bezkontaktowe pozyskiwanie danych i cyfrowe odwzorowywanie geometrii obiektów.
– Niejedna firma jest gorzej wyposażona niż jedno laboratorium na Politechnice Białostockiej – ocenia Damian Jaworski, przedstawiciel japońskiej firmy Keyence, producenta skanera 3D wykorzystującego sztuczną inteligencję. – Nawet w Japonii zauważyli, że Politechnika Białostocka jest jedynym z nielicznych instytutów badawczych, które mają najwięcej sprzętów w jednym budynku z naszej firmy i to jest taki fenomen na skalę powiedzmy europejską.
Koncepcja reorganizacji laboratorium zakładała stworzenie nowoczesnej przestrzeni dydaktycznej, umożliwiającej przedstawienie studentom pełnego spektrum technik pomiarowych, wypracowanie solidnych podstaw metrologii i nabycie praktycznych umiejętności obsługi klasycznej i nowoczesnej aparatury pomiarowej. Zadbano również o odpowiednią organizację i ergonomię stanowisk pomiarowych, zapewniając komfortowe warunki realizacji zajęć laboratoryjnych.
– Chciałbym podziękować panu Adrianowi Dubickiemu i pani Magdalenie Rodziewicz-Weremczuk, bo to oni pod opieką pana profesora Kurzydłowskiego są autorami tego pomysłu – sumuje otwarcie prof. dr hab. inż. Michał Kuciej, Dziekan Wydziału Mechanicznego Politechniki Białostockiej.
Laboratorium Zaawansowanej Metrologii Wielkości Geometrycznych – co zawiera?
Powstałe na bazie dotychczas funkcjonującej pracowni metrologii, laboratorium przeszło kompleksową transformację, której celem było dostosowanie procesu kształcenia inżynierów oraz potencjału badawczego do wymogów współczesnego przemysłu i lokalnych przedsiębiorstw. Całkowity koszt modernizacji zamknął się w kwocie około pół miliona złotych, łącząc środki własne wydziału z dofinansowaniem z europejskiego programu „PB 5.0” w ramach rozwoju kierunku mechatronika.
Jak podkreśla opiekun i współtwórca nowej przestrzeni, mgr inż. Adrian Dubicki – asystent w Katedrze Inżynierii Materiałowej i Produkcji na Wydziale Mechanicznym Politechniki Białostockiej – inwestycja opierała się na koncepcji ewolucji zamiast rewolucji. W pełni sprawne i wartościowe przyrządy analogowe odnowiono i scyfryzowano, a bazę sprzętową wzbogacono o najnowocześniejsze systemy pomiarowe zintegrowane ze sztuczną inteligencją.
Serce Laboratorium: Metrologiczny Skaner 3D ze Wsparciem Sztucznej Inteligencji
Centralnym i najbardziej zaawansowanym technologicznie punktem zmodernizowanego laboratorium jest metrologiczny skaner 3D. Stanowi on pomost pomiędzy tradycyjnymi pomiarami dwuwymiarowymi a zaawansowanymi technologiami współrzędnościowymi. Urządzenie to pozwala na przestrzenne badanie obiektów, bezdotykowy pobór danych oraz ich późniejszą analizę w dedykowanym oprogramowaniu pod kątem wymiarów, tolerancji, geometrii i odchyłek.
W przeciwieństwie do maszyn współrzędnościowych zbierających pojedyncze punkty metodą stykową, skaner 3D podczas jednego pełnego przebiegu rejestruje z powierzchni obiektu nawet do 9 milionów punktów. Urządzenie oferuje dokładność na poziomie mikrometrycznym (0,01 mm) przy powtarzalności sięgającej 0,002 mm.
Kluczowe parametry i rozwiązania techniczne skanera 3D
- Zautomatyzowany stolik pomiarowy: Stolik o średnicy 300 mm i udźwigu do 50 kg posiada możliwość przesuwu w osiach X oraz Y. Skaner oferuje pole robocze o rozpiętości do 500 mm, co umożliwia bezproblemową analizę gabarytowo dużych elementów, np. z branży motoryzacyjnej.
- Hybrydowy system oświetlenia: Główny proces pomiarowy odbywa się przy użyciu diod LED emitujących światło niebieskie. Dodatkowo skaner wyposażono w diody RGB emitujące światło białe, co pozwala na dokładny odczyt tekstury oraz barw obiektu, ułatwiając cyfrowe składanie skomplikowanych geometrii.
- Algorytmy Sztucznej Inteligencji: Oprogramowanie skanera zostało wzbogacone o moduł AI, który w czasie rzeczywistym analizuje kompletność zebranych chmur punktów. System automatycznie identyfikuje luki w geometrii detalu i wskazuje operatorowi optymalny kąt ustawienia obiektu względem detektora i źródła światła na potrzeby kolejnego kroku skanowania.
Pomiary 2D: Projektor Cyfrowy i Mikroskopia Optyczna
Kolejnym kluczowym elementem nowej bazy sprzętowej jest projektor cyfrowy Keyence z serii M. Urządzenie to stanowi uzupełnienie dotychczasowej infrastruktury mikroskopowej, eliminując dotychczasowe ograniczenia przy pomiarach większych elementów.
Projektor wykorzystuje podświetlany stolik oraz zaawansowane czujniki krawędziowe, które na podstawie kontrastu automatycznie wyznaczają punkty pomiarowe na obiekcie. Dzięki wsparciu sztucznej inteligencji urządzenie błyskawicznie rozpoznaje krawędzie detalu, położenie otworów oraz wzajemne relacje geometryczne, prezentując gotowe wyniki bez konieczności ręcznego wprowadzania punktów.
W skład wyposażenia wchodzą również zachowane z poprzedniego laboratorium mikroskopy Falcon oraz Swift Pro, wyposażone w obiektywy o powiększeniach od 10x do 50x oraz od 20x do 100x, przeznaczone do bardzo precyzyjnych badań niewielkich komponentów.
Reaktywacja dużych mikroskopów warsztatowych
Unikalną cechą Laboratorium Zaawansowanej Metrologii Wielkości Geometrycznych jest połączenie dbałości o tradycję akademicką z nowoczesnymi technologiami. W przestrzeni dydaktycznej znajdują się duże mikroskopy warsztatowe – urządzenia o wysokiej wartości historycznej. Jedno z urządzeń posiada zachowaną i przetłumaczoną instrukcję obsługi z 1971 roku, opatrzoną autografem pierwszego dziekana Wydziału Mechanicznego, docenta Mariana Poniatowskiego.
Zamiast likwidacji sprawnego sprzętu analogowego, mikroskopy poddano kompleksowej renowacji:
- Montaż systemów wizyjnych: Nad mikroskopami zainstalowano cyfrowe kamery oraz monitory. Dzięki temu cały zespół studencki może jednocześnie obserwować punkt pomiarowy i śledzić czynności wykonywane przez operatora na ekranie, zamiast pojedynczej obserwacji przez okular.
- Cyfrowe głowice pomiarowe: Zastąpienie mikroskopowych bębnów mikrometrycznych cyfrowymi głowicami dostosowało aparaturę do współczesnych standardów przemysłowych.
- Dydaktyczny cel sukcesji: Praca na zmodernizowanych mikroskopach warsztatowych pozwala studentom poznać fizyczne zasady metrologii analogowej przed przejściem do w pełni zautomatyzowanych systemów AI, co jest kluczowe w pracy w mniej zmodernizowanych działach kontroli jakości.
Ergonomia i Organizacja Przestrzeni Dydaktycznej
Laboratorium zostało zaprojektowane z myślą o maksymalnym komforcie oraz elastyczności prowadzenia zajęć dydaktycznych dla studentów kierunków takich jak Mechatronika, Mechanika i Budowa Maszyn oraz Inżynieria Biomedyczna. Przestrzeń podzielono na cztery niezależne, ergonomiczne stanowiska studenckie.
Wyposażenie stanowisk dydaktycznych
- Ergonomiczne wyposażenie mobilne: Każde stanowisko posiada regulowane stoły pomiarowe oraz krzesła, co umożliwia dopasowanie pozycji do pracy na siedząco lub stojąco.
- Płyty pomiarowe jako baza: Stanowiska wyposażono w profesjonalne granitowe płyty pomiarowe oraz żeliwne płyty pomiarowo-traserskie, stanowiące absolutną bazę do pomiarów płaskości i wysokości.
- Kompletny zestaw przyrządów podręcznych: Do dyspozycji każdego zespołu oddano suwmiarki z noniuszem, zestawy mikrometrów w zakresie 0–100 mm, głębokościomierze, wysokościomierze z kulkami pomiarowymi (do pośrednich pomiarów średnic otworów), statywy do mikrometrów, lupy oraz sprawdziany.
- Stanowisko weryfikacji cyfrowej: Wyodrębniono specjalne stanowisko z bezprzewodową transmisją danych. Pozwala ono studentom na automatyczne przesyłanie wyników z cyfrowych narzędzi pomiarowych bezpośrednio do arkusza kalkulacyjnego w celu weryfikacji rezultatów uzyskanych na przyrządach analogowych.
Zastosowanie badawcze, inżynieria odwrotna i współpraca z przemysłem
Zmodernizowane laboratorium pełni funkcje nie tylko dydaktyczne, ale również naukowo-badawcze i usługowe. Posiadana aparatura pozwala na realizację zaawansowanych prac inżynierskich, magisterskich oraz rozpraw doktorskich (np. badań nad odchyłkami wymiarowymi w druku 3D z kompozytów).
Głównym obszarem aplikacji zaawansowanej aparatury jest inżynieria odwrotna (Reverse Engineering). Pozwala ona na bezdotykowe zeskanowanie wyprodukowanego fizycznie detalu, stworzenie jego cyfrowego modelu 3D oraz bezpośrednie porównanie go z teoretycznym modelem CAD. Dzięki temu możliwa jest precyzyjna identyfikacja błędów wytwórczych i optymalizacja parametrów procesów produkcyjnych.
Wydział Mechaniczny Politechniki Białostockiej oferuje również szeroką współpracę z przedsiębiorstwami z branży motoryzacyjnej, lotniczej, medycznej czy spożywczej. Urządzenia laboratoryjne potrafią wykryć mikro-odchyłki sięgające tysięcznych części milimetra, których lokalizacja przy użyciu standardowej aparatury zakładowej bywa niemożliwa.
Misja i wizja Laboratorium
Projekt modernizacji Laboratorium Zaawansowanej Metrologii Wielkości Geometrycznych doskonale wpisuje się w misję kształcenia nowoczesnych kadr dla inżynierii i przemysłu. Syntezę celów i wyzwań stojących przed nową placówką najlepiej oddaje wypowiedź mgr. inż. Adriana Dubickiego, bohatera nagrania oraz opiekuna laboratorium:
„Metrologia stanowi absolutny fundament każdego procesu produkcyjnego – bez niej nie jesteśmy w stanie rozstrzygnąć, czy jakikolwiek detal został wykonany prawidłowo. Głównym celem modernizacji naszego laboratorium było wyposażenie studentów w pełen wachlarz praktycznych umiejętności. Zależy nam, aby potrafili posługiwać się zarówno najprostszymi suwmiarkami i mikrometrami, które wykorzystają chociażby podczas majsterkowania w prywatnym garażu, jak i zaawansowanymi mikroskopami warsztatowymi oraz najnowocześniejszymi systemami wspieranymi sztuczną inteligencją, stosowanymi w prężnych działach kontroli jakości dużych przedsiębiorstw.
Dzięki koncepcji racjonalnego gospodarowania budżetem, odnowieniu sprawdzonego sprzętu i zakupowi innowacyjnych skanerów 3D czy projektorów cyfrowych, stworzyliśmy przestrzeń oferującą dokładności sięgające tysięcznych części milimetra. Jesteśmy w pełni gotowi, aby wspierać lokalny i krajowy przemysł w rozwiązywaniu skomplikowanych problemów badawczych oraz kształcić absolwentów, którzy bez kompleksów wchodzą na rynek pracy jako gotowi specjaliści ds. kontroli jakości.”
(jd)
